Plant-wide modeling, optimization and control of an industrial diesel hydroprocessing plant
Endüstriyel bir dizel hidro-işleme ünitesinin modellenmesi, en iyilenmesi ve kontrolü
- Tez No: 397259
- Danışmanlar: PROF. DR. ZİYA YAMAN ARKUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Dizel hidro-işlemesi, içinde sülfür giderimi için hidrodesülfürizasyon ve istenen dizel ürünün elde edilmesi için hidrokraking ve ayrıştırma işlemlerini bulunduran önemli bir rafineri sürecidir. Hava kirliliği ve küresel ısınma etkilerinin azaltılması yönünde belirlenen yeni salınım kuralları ile birlikte, çok düşük kükürt seviyeli dizel üretimine duyulan ilgi artmıştır. Bu tezin ilk kısmında, çok düşük kükürt seviyeli dizel üretilen rafinerilerin, dinamik süreçlerinin modellemesi için kullanılabilecek güvenilir modellerin elde edilme çalışması yapılmıştır. Çalışmanın yapıldığı rafineri ünitesinde, iki adet hidrodesülfürizasyon ve bir adet hidrokraker reaktörleri birbirine seri bağlı şekilde çalıştırılmaktadır. Tasarlanan modeller dinamik, eş-ısıl olmayan, sözde-homojen, integro-diferansiyel ve tapa akış reaktör modelleridir. Reaksiyon kinetikleri sürekli kümeleme yöntemi kullanılarak modellenmiştir. Sürkeli kümeleme yönteminde, tepkin karışımların tepkime özellikleri gerçek kaynama noktalarına göre tayin edilir. Önemli model değişkenleri, gerçek ünite ölçümleri kullanılarak belirlenmiştir. Değişken ve yatışkan haldeki sıcaklık, sülfür giderimi ve dizel üretimi model öngörü sonuçları ünite ile yakın derecede uyumludur. Endüstriyel dizel hidro-işleme üniteleri yüksek derecede değişkenlik gösteren beslemeler ve yüksek akış hızlı ürün çıktıları ile çalıştırılmaktadır. Ayrıca, pazardaki değişkenlikler dizel ürünü gereklilikleri üzerinde önemli etkilere sahiptir. Bu nedenle, dizel hidro-işleme ünitelerinin güvenli, kısıtları aşmayaca ve karlılık oranı en yüksek şekilde sürdürülmesi büyük önem arz etmektedir. Bu tezin ikinci kısmında, elde edilen ünite modelleri kullanılarak, endüstriyel dizel hidro-işleme üniteleri için eş-zamanlı en-iyileme ve kademeli kontrol sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan kontrol sistemi iki katmanlı ve kademelidir. Bu kontrol sisteminin üst kademesi karlılık hedefli çalışırken, alt kademesi bağımsız kontrol yapılarını koordine eder. Tasarlanan kontrol sisteminin performansı, kapalı döngü hedef değere ulaşma ve bozucu etki giderme simülasyonları ile denetlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Diesel hydroprocessing is an important refinery process which consists of hydrodesulfurization to remove the undesired sulfur from the oil feedstock followed by hydrocracking and fractionation to obtain diesel with desired properties. Due to the new emission standards to improve the air quality, there is an increasing demand for the production of ultra low sulfur diesel fuel. The first of the thesis is addressing the development of a reliable dynamic process model which can be used for real-time optimization and control purposes to improve the process conditions of existing plants to meet the low-sulfur demand. The overall plant model consists of a hydrodesulfurization (HDS) model for the first two reactor beds followed by a hydrocracking (HC) model for the last cracking bed. The models are dynamic, non-isothermal, pseudo-homogeneous plug flow reactor models. Reaction kinetics are modeled using the method of continuous lumping which treats the reaction medium as a continuum of species whose reactivities depend on the true boiling point of the mixture. The key modeling parameters are estimated using industrial data. Steady-state and dynamic model predictions of the reactor bed temperatures, sulfur removal, and diesel production match closely the plant data. The industrial Diesel Hydroprocessing plant operates with varying feed-stocks and large throughputs. Also, changing market conditions have significant effects on the diesel product specifications. In the presence of such a dynamic environment, the DHP plant has to run in the most profitable and safe way while satisfy the product requirements and not violating specified constraints. In the second part of the thesis, a hierarchical, cascaded model predictive control structure is proposed to be used for real-time optimization of the industrial DHP plant using developed models. The performance of the control structure is checked with closed loop simulations for both set point tracking and disturbance rejection cases.
Benzer Tezler
- Real-time optimization and control of refinery cracking processes: Theory and industrial applications
Rafineri kırılma ünitelerinin gerçek zamanlı optimizasyonu ve kontrolü: Teori ve endüstriyel uygulamalar
HASAN ŞILDIR
Doktora
Türkçe
2014
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAMAN ARKUN
- Bazı bitkilerin fenolik madde ekstraksiyonunun Taguchi yöntemiyle optimizasyonu; antioksidan ve antibakteriyel kapasitelerinin incelenmesi
Optimization of phenolic substance extraction of some plants by Taguchi method; examination of their antioxidant and antibacterial capacities
MERVE ÇALIŞ
- Scaling-up eutectic freeze crystallization
Ötektik donma kristalizasyonunda boyut büyütme
FATMA ELİF GENCELİ
Doktora
İngilizce
2008
Kimya MühendisliğiTechnische Universiteit Delft (Delft University of Technology)PROF. DR. GEERT JAN WITKAMP
- Risk-aware model based control and applications on whey separation processes
Başlık çevirisi yok
MUHAMMED BAHADIR SALTIK
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTechnische Universiteit EindhovenYrd. DOÇ. Dr. LEYLA ÖZKAN
- Otobüs kapak üretim prosesinin robotik otomasyonla optimizasyonu ve triz metodolojisine uygulanması
Optimisation bus lid production with robotics automation and triz implementation
ÖMER ZURNALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT ERDEM İMRAK